中心机房的供电设计 孔祥茹 （中国移动通信集团设计院有限公司河北分公司 石家庄０５００２１） 摘 要 随着通信事业的迅速发展，各种业务也呈现越来越快的发展趋势。中心机房的设备种类越来越多，各种设备的耗电 情况复杂多样，而且设备频繁扩容，在这种复杂变化的情况下，如何更好的为中心机房内各种设备提供优质而可靠 的供电保障，是大家一直关注和探讨的问题。本文就设计工作中的一些实例针对中心机房新建电源设备的情况，进 行分析比较得出了一些经验结论。 关键词 中心机房设计方案直流供电交流供电 １ 中心机房现有供电情况及存在的问题 目前中心机房现有用电设备基本分为两种：交流供电 设备和直流供电设备。核心网元以直流供电为主，数据业 ２．１电源共用原则 在电源设备配置方面，应遵循分等级共用电源设备的 原则，交换和传输两类设备之间电源系统不宜共用。有备 份关系的网元严禁共用电源系统，即具有备份冗灾的设备 不能与原设备共用电源系统。具体传输设备和交换设备多 网元共电源系统可参考以下原则。 务和ＩＴ网元以交流供电为主。而且大部分网元多集中在 省会和少量重点城市的枢纽楼，种类和数量繁多（包括 ＴＭＧＷ、ＨＬＲ、ＭＳＣ、ＬＳＴＰ、以及业务网元等），耗电 传输设备按网络结构可分为一级干线传输、二级干线 传输、本地网传输共三层。在电源配置时一千传输必须使 大，交直流设备均有。交流供电目前多以ＵＰＳ设备为主， 另有少量逆变器为核心网元的终端设备供电；直流供电 为开关电源系统。现有机房内交流ＵＰＳ设备的负载利用 率都很低，直流设备呈现两种情况，有的直流系统已达 到最大负荷，主设备内部的插板扩容都将不能满足。而 有的直流系统负荷很小，可是鉴于有些网元不能与其它 网元共用电源的原则，只能维持现有负荷。造成这种现 象的原因虽然有无法预估的主设备的扩容情况，可是作 用的开关电源系统；二干传输一般应使用开关电 源系统；当系统容量较低时，新建本地网传输可与二干传 输共用电源系统。 交换设备网元数量很多，有些部分网元耗电较小，可 大致分为以下几类情况：（１）ＴＭｓＣ１、ＨＳＴＰ等长途一级 汇接设备，必须使用的开关电源系统；（２）ＴＭＳＣ２、 ＬＳＴＰ等长途二级汇接设备可使用的电源系统，如果 与其它网元共用仅可与ＨＬＲ、ＧＧＳＮ共用电源系统；（３） ＨＬＲ、ＧＧＳＮ一般功耗较小，除可与二级汇接设备共用网 元外，还可与ＭＳＣ、ＢＳＣ等网元共用电源系统。但是ＨＬＲ 设备严禁与冗灾ＨＬＲ共用电源系统；（４）ＭＳＣ端局功耗相 对较大，可以与所辖ＢＳＣ、ＳＧＳＮ、ＭＧＷ网元共用电源系统， 为设计人员，我们还是希望提供给客户更为优质更为合 理的设计方案。 基于以上这些情况，下面我们从交流设备和直流设备 的供电情况分别进行分析，以期找出更为合理的设计方案。 ２直流供电分析 中心机房直流用电设备基本为交换设备和传输设备。 在电源设备配置时可考虑以下几个方面。 同时建议两个以上的ＭＳＣ端局不再共用一套电源系统。 ２．２蓄电池配置原则及计算 蓄电池的容量一般按近期负荷（适当考虑远期发展） ・２ｏｌ０年第２期・ ＴＥＬＥＣＯＭ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＴＥＣＨＮＩＣＳ ＡＮＤ ＳＴＡＮＤＡＲＤＩＺＡＴＩＯＮ 考虑，电池根据市电类别按相应小时放电率计算，中心机 统，且所供网元可与其它网元共用电源系统时，可考虑一 套直流配电系统配置两台直流屏，这样虽然前期是多投入 了一台直流屏的成本（一台直流屏价格约为１．３万元左右）， 可是却大大方便了后期设备的扩容，以及整套系统的安全 运行。 房一般按２～３ｈ考虑，蓄电池工作在全浮充在线式充电 方式运行。铅酸蓄电池的总容量按下式计算： 。≥而 根据最新的ＹＤ／Ｔ １９７０—２００９ 通信局（站）电源系 ２．５主专业电源柜（ＰＤＦ）电缆选择 目前主专业新建ＰＤＦ越来越多，往往一期就配置３～ ４台，而且每台电源柜的电源引入都需要两路。直流屏至 统维护技术要求》直流供电系统全浮充供电方式的阀控式 密封蓄电池中对于２Ｖ系列的电池，使用年限为８年或容 量不低于额定容量８０％，所以在配置蓄电池时对于不能共 用电源系统的网元可按所供网元的扩容情况进行电池配置， ＰＤＦ电缆选择计算为： 直流导线截面积计算公式： Ｓｔ＝（Ｉ×Ｌ）／（５７×△Ｕ） 在前期设计时，往往主专业提供的每个电源柜的容量 都为远期满负荷容量，如果按照这个容量来计算，计算结 果电缆将需要很多，而且在实际中发现，每个电源柜在运 对于可共用电源系统的网元，配置电池容量时可考虑配置 足够的容量以满足其它网元的需求。 ２。３开关电源整流模块配置 开关电源按近期负荷电流考虑，蓄电池充电模块按电 池１０ｈ放电率计算考虑，配置模块数按』）ｖ＋１冗余方式。 开关电源的容量＝近期负荷＋充电电流＋冗余。 由于在前期电源配置时，依据的设备耗电负荷为设备 满配时的设计负荷，而实际运行负荷往往与设计负荷存在 一行几年之后的容量都达不到当初提供容量的一半。这样势 必造成极大的浪费。下面我们以例说明。 某架新建的主专业ＰＤＦ柜，机架满负荷容量为４００Ａ， 直流屏距离ＰＤＦ柜为４０ｍ，按照两路引入，依据上面的 计算公式计算可得出：需要配备１ Ｘ ２４０ｍｍ 电缆８条共 定差异，所以在配置开关电源模块时，可选择具有模块 休眠功能的电源系统。当实际负荷较小时，可用关闭电源 模块的方式以减少设备的损耗，提高设备的利用率。 ２．４直流配电部分的配置 直流配电部分应按设备的远期负荷考虑，一般的直流 供电系统包括交流配电屏、开关电源整流、直流配电屏、 ３２０ｍ，此时导线上允许的电压降约为１．１７Ｖ。 如果我们在设计时不按远期机架满负荷的容量，而是 根据近期的需要适当考虑扩容发展的容量１５０Ａ考虑，同 样情况下，可得出：需要配备１ Ｘ ２４０ｍｍ 电缆４条共 １６０ｍ，此时导线上允许的电压降约为０．８８Ｖ。 按照集采价格：１ Ｘ ２４０ｍｍ 电缆每米约为１８８元，这 样在设计前期每台ＰＤＦ柜电缆可节约投资＝（３２０ｍ一 １６０ｍ）Ｘ １８８元＝３００８０元。 蓄电池组组成。正常情况一套直流电源系统配置一台直流 配电屏。主专业的直流电源柜（ＰＤＦ）分别从直流屏输出 端子引接（一般主专业电源柜的电源引入要求为两路），每 个电源柜需要两路保险。标准２０００Ａ直流屏输出保险为 ６３０Ａ Ｘ ８路、４００Ａ Ｘ ４路。由于近来主专业新建ＰＤＦ越 在后期的设备扩容时，我们再根据电源柜的容量去核 算电缆的配置，根据需要配置相应的电缆数量，这样将避 免造成工程前期投资的浪费。 ２。６经验结论 来越多，往往一期就配置３～４台，而且每台配电柜的电 源引入都需要两路保险弓ｌ接。所以在实际中经常会遇到电 源系统容量能满足，可是直流屏却无空余的输出保险。虽 然有的电源系统有空余位置扩容直流屏，但是在正常运行 通过以上对直流供电的分析计算，我们得出：在进行 设计时，首先考虑供电网元是否可共用电源系统，根据原 的电源系统中操作，将存在极大的安全隐患，况且所供网 元均为重要负载，随时将造成整个系统瘫痪的可能。况且 有的电源系统根本无直流屏扩容的位置，这样就造成电源 系统有容量却不能利用。 鉴于以上情况，我们在设计时如果是新建直流电源系 则来配置电源设备。比如一千传输设备只能使用单独的电 源系统，在电源设备配置时，只考虑一干设备的发展情况， 一干设备的负荷往往比较小，所以可配置小容量的电源系 统以满足其自身的发展需求。又比如ＭＳＣ端局往往负荷 较大，扩容频繁，又可以和其它网元共用电源系统，所以 ・２０１０年第２期・ 电信工程技术与标准化 在前期配置时将容量配置大一些，特别是蓄电池容量可以 一模块化结构能够很方便地安装和扩容，它可以帮助用户在未 来发展不明确的情况下分阶段进行建设和投资。既满足了后 期业务的发展需求，又降低了用户的初期建设成本。 模块化ＵＰＳ每架采用１＋１冗余方式配置，主用１个模 块，冗余１个模块，若其中的一个模块发生故障，它将自 次配置到位。实际工程中蓄电池的频繁更换可影响蓄电 池的使用寿命。开关电源模块可随着设备的扩容灵活增加。 直流配电屏必要时可配置两台满足后期设备扩容的需求。 直流配电屏至主专业电源柜的电缆计算可满足近期的需要 适当考虑扩容发展的容量，不要一次配置就满足远期满负 荷的容量。总之，在电源设计时除考虑减少前期投资的前 动脱离系统，由其它模块继续给负载供电，以保证系统的 正常运行；２套模块化ＵＰＳ系统采用双母线供电工作方式， 主设备交流配电柜分别从２套ＵＰＳ输出屏各引接１路，当 １套ＵＰＳ故障时，由另１套ＵＰＳ承担全部负载供电，保 提下，还应兼顾后期设备扩容的方便性。 ３交流供电分析 中心机房交流用电设备基本为数据业务和ＩＴ网元。在 ＵＰＳ设备配置时可考虑以下几个方面。 ３．１ ＵＰＳ电源共用原则 重要承载类网元使用单独的ＵＰＳ电源系统；次要承载类 证设备安全运行。 相对传统ＵＰＳ设备，模块化ＵＰＳ供电系统更大地提 高了它的安全可靠性，不但两套系统双母线运行，而且每 套系统都有冗余模块。另外系统容量可根据负载相对调整， 大大提高了系统的利用率。 可与次要承载类网元共用ＵＰＳ电源系统；运营支撑类网元 ３．３经验结论 通过以上对交流供电的分析，我们得出：在进行设计 时，首先考虑注意合理选择共电源的网元并相应配置ＵＰＳ 容量和配电回路，注意尽量避免单点故障点，提供系统可 使用单独的ＵＰＳ电源系统；托管类业务可与托管类业务共 用ＵＰＳ电源系统；集中网管系统使用单独的ＵＰＳ电源系统。 ３．２ ＵＰＳ电源配置 目前网上运行的ＵＰＳ设备有传统ＵＰＳ和模块化ＵＰＳ 靠性。通过传统ＵＰＳ与模块化ＵＰＳ的对比，可看出：模 块化ＵＰＳ相对于传统ＵＰＳ系统而言，具有更高的可靠性、 可适应性的特点，初期建设投资相对较低、后期方便扩容 等各个方面都有明显的优势。特别是近期ＩＤＣ的建设，经 营业务不明朗，以后将建立何种业务不确定，这种情况下 建设模块ＵＰＳ系统将更具灵活性。因此，针对交流供电在 设计时我们建议优先选择模块化ＵＰＳ设备。 两种。由于传统ＵＰＳ设备不具备扩容性，往往在设备初建 时考虑用电设备扩容的需要，只能按用电设备远期负荷考虑 配置。由于所供设备多为数据业务和ＩＴ网元，重要性很高， 所以一般均考虑双母线配置方式。这样更造成了初期建设投 资偏高，系统建成投产后，设备利用率又很低的现象。而模 块化ＵＰＳ通过可扩充的模块结构有效解决了这一问题，其 Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｄｅｓｉｇｎ ｉｎ ｔｈｅ Ｃｅｎｔｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅ Ｒｏｏｍ Ｋｏｎｇ Ｘｉａｎｇｒｕ （Ｃｈｉｎａ Ｍｏｂｉｌｅ Ｇｒｏｕｐ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．Ｈｅｂｅｉ Ｂｒａｎｃｈ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００２ １） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．ｅａｃｈ ｋｉｎｄ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ ａｌｓｏ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｑｕｉｃｋ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｃｅｎｔｒａｌ ｅｎｇｉｎｅ ｒｏｏｍ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｔｙｐｅ ａｒｅ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｍａｎｙ，ｅａｃｈ ｋｉｎｄ ｏｆ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ￣ｏｎｓｕｍｃｓ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｅｏｍｐｌｅｘ ｄｉｖｅｒｓｅ，ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｓＩｎ ．ｔｈｉｓ ｋｉｎｄ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｘ ｃｈａｎｇｅ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｈｏｗ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｐｏｗｅｒ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｅｎｔｒａｌ ｅｎｇｉｎｅ ｒｏｏｍ ｉｓ ａ ｑｕｅｓｔｉｏｎ ｐａｉｄ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ａｌｗａｙｓ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅｗｅ ｄｒａｗ ｓｏｍｅ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ ，ａｎｄ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅｗｌｙ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ｉｎ ｃｅｎｔｒａｌ ｅｎｇｉｎｅ ｒｏｏｍｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ａｎｄ ，ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｓｏｍｅ ｅｘａｍｐｌｅｓ ｉｎ ｄｅｓｉｇｎ ｗｏｒｋ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｃｅｎｔｒａｌ ｅｎｇｉｎｅ ｒｏｏｍ，ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｏｐｏｓａｌ，ｄｉｒｅｃｔ－ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ，ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ－ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ （收稿日期：２０１ ０年１月１ ５日） ・２０１０年第２期・
